JP7152614B2

JP7152614B2 - 角度伝達誤差測定装置

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Publication number: JP7152614B2
Application number: JP2021548010A
Authority: JP
Inventors: 武史藤城
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Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2022-10-12
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: WO2021059341A1; JPWO2021059341A1

Description

本明細書は、角度伝達誤差測定装置について開示する。

従来、サーボモータから減速機を介して駆動軸に伝達される動力によりロボットアームが駆動されるロボットにおいて、減速機の入力側の角度と減速機の出力側の角度との間に生じる角度伝達誤差を測定する角度伝達誤差測定方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。ロボットは、ロボット制御装置により制御される。ロボット制御装置は、計測角度記録部とモータ回転角度記録部と伝達誤差補正量算出部とを有する。ロボットアームには、マーク部材が取り付けられている。また、外部には、カメラと、ロボット制御装置と相互に通信可能に接続される視覚センサ制御装置とを有する位置計測手段が設置されている。視覚センサ制御装置は、ロボット制御装置がアームを回転可能角度の全範囲に亘って回転させている間、所定時刻毎にカメラによりマーク部材を撮像してマーク部材の位置を計測し、計測した位置を回転角度データに変換してロボット制御装置へ通知する。ロボット制御装置の計測角度記録部は、視覚センサ制御装置から通知された回転角度を計測角度データとして記録する。モータ回転角度記録部は、エンコーダが検出した位置データを視覚センサ制御装置と同じ時刻毎に記録し、所定時刻毎の位置データを減速機の出力側角度に換算して所定時刻毎のモータ回転角度データとして記録する。伝達誤差補正量算出部は、計測角度データおよびモータ回転角度データの所定時刻毎の差分に基づいて伝達誤差補正量を算出する。

特開２０１０－１２０１１０号公報

ここで、カメラにより撮像された画像を処理してアームの角度を測定する場合、十分な測定精度を確保するためには、画像の分解能を高くすることが望ましい。しかしながら、画像の分解能を高くしようとすると、カメラの視野が狭くなる場合がある。この場合、マークを撮像可能なアームの角度範囲が限定されるため、角度の測定範囲が狭くなってしまう。

本開示は、減速機の入力側と出力側との間で生じる角度伝達誤差を良好な精度でより広範囲に測定可能とする角度伝達誤差測定装置を提供することを主目的とする。

本開示は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。

本開示の角度伝達誤差測定装置は、
モータから減速機を介して伝達される動力により水平駆動可能なアームを有する水平関節ロボットに用いられ、前記減速機の入力側と出力側との間で生じる角度伝達誤差を測定する角度伝達誤差測定装置であって、
前記アームに取り付けられたカメラと、
前記アームの角度を検出するエンコーダと、
前記アームの角度が第１の角度範囲にあるときに第１マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が第２の角度範囲にあるときに第２マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が前記第１および第２の角度範囲の間の中間角度範囲にあるときに前記第１および第２マークが共に前記カメラの視野に入るように前記第１および第２マークが設けられたマーク部材と、
前記アームの角度を前記第１の角度範囲，前記中間角度範囲および前記第２の角度範囲に亘って少しずつ移動させ、前記アームの移動毎に前記カメラで前記マーク部材を撮像すると共に前記エンコーダにより検出されるアームの検出角度を取得し、前記第１の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第１マークを認識して前記アームの実角度を求めると共に前記第２の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第２マークを認識して前記アームの実角度を求め、前記アームの移動毎の前記実角度および前記検出角度に基づいて前記角度伝達誤差を求める制御装置と、
を備えることを要旨とする。

この本開示の角度伝達誤差測定装置は、アームに取り付けられたカメラと、アームの角度を検出するエンコーダと、マーク部材と、制御装置と、を備える。マーク部材は、アームの角度が第１の角度範囲にあるときに第１マークがカメラの視野に入り、アームの角度が第２の角度範囲にあるときに第２マークがカメラの視野に入り、アームの角度が第１および第２の角度範囲の間の中間角度範囲にあるときに第１および第２マークが共にカメラの視野に入るように第１および第２マークが設けられる。制御装置は、アームの角度を第１の角度範囲，中間角度範囲および第２の角度範囲に亘って少しずつ移動させ、アームの移動毎にカメラでマーク部材を撮像すると共にエンコーダにより検出されるアームの検出角度を取得する。続いて、制御装置は、第１の角度範囲および中間角度範囲において撮像した画像に基づいて第１マークを認識してアームの実角度を求めると共に第２の角度範囲および中間角度範囲において撮像した画像に基づいて第２マークを認識してアームの実角度を求める画像処理を行なう。そして、制御装置は、アームの移動毎の実角度および検出角度に基づいて角度伝達誤差を求める。これにより、第１の角度範囲から中間角度範囲を経て第２の角度範囲に至るまでアームに取り付けられたカメラによってマーク部材を撮像することできるため、撮像した画像に対して画像処理を行なうことで、より広範囲にアームの角度を認識することが可能となる。また、視野が比較的狭いカメラで撮像した画像を用いて画像処理を行なうことにより、画像の分解能を容易に高めることができるため、アームの角度を精度良く測定することができる。これらの結果、減速機の入力側と出力側との間で生じる角度伝達誤差を良好な精度でより広範囲に測定可能とする角度伝達誤差測定装置とすることができる。

作業ロボット１０の外観斜視図である。作業ロボット１０の側面図である。ロボット本体２０と制御装置７０との電気的な接続関係を示すブロック図である。角度伝達誤差の一例を示す説明図である。角度伝達誤差測定処理の一例を示すフローチャートである。画像処理の一例を示すフローチャートである。第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。画像処理結果を示す説明図である。実出力角度を示す説明図である。第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。

次に、本開示を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、作業ロボット１０の外観斜視図である。図２は、作業ロボット１０の側面図である。図３は、ロボット本体２０と制御装置７０との電気的な接続関係を示すブロック図である。なお、図１，図２において、前後方向はＸ軸方向であり、左右方向はＹ軸方向であり、上下方向はＺ軸方向である。

作業ロボット１０は、作業エリアＡに置かれたワークに対して所定の作業を行なう水平多関節ロボットとして構成されている。作業ロボット１０は、ロボット本体２０（図１～図３参照）と、ロボット本体２０を制御する制御装置７０（図３参照）とを備える。ロボット本体２０は、図１，図２に示すように、ベース２２と、第１アーム２４と、第２アーム２６と、先端軸２８と、第１アーム駆動部３０と、第２アーム駆動部４０と、先端軸駆動部５０と、を備える。

ベース２２は、支持台１２に固定されている。第１アーム２４は、第１関節軸２４ａ（Ｊ１軸）を介して水平面内で回転可能にベース２２に連結されている。第２アーム２６は、第２関節軸２６ａ（Ｊ２軸）を介して水平面内で回転可能に第１アーム２４に連結されている。先端軸２８は、第２アーム２６に対して昇降可能に第２アーム２６の先端部に連結されている。先端軸２８には、ワークに対して作業を行なうための各種ツールが装着可能である。

第１アーム駆動部３０は、図２に示すように、モータ３２と、減速機３４と、エンコーダ３６とを備える。モータ３２の回転軸は、減速機３４を介して第１関節軸２４ａに連結されている。第１アーム駆動部３０は、モータ３２を駆動することにより、減速機３４を介して第１関節軸２４ａに伝達されるトルクにより、第１関節軸２４ａを支点に第１アーム２４を回転駆動する。減速機３４は、例えば、波動歯車減速機として構成されている。波動歯車減速機は、図示しないが、ウェーブジェネレータと、フレクスプラインと、サーキュラススプラインとを有する。ウェーブジェネレータは、楕円状のカムと、その外周に嵌められたベアリングとにより構成されている。フレクスプラインは、薄肉カップ状の弾性体であり、その開口部の外周に歯が形成されている。サーキュラススプラインは、リング状の剛体であり、その内周にフレクスプラインの歯数よりも二枚多くなるように歯が形成されている。減速機３４は、フレクスプラインを固定した状態でウェーブジェネレータを回転させることにより、フレクスプラインが弾性変形しながらサーキュラススプラインとの噛み合い位置を順次移動することにより動力を伝達する。エンコーダ３６は、モータ３２の回転軸に取り付けられ、モータ３２の回転変位量を検出するロータリエンコーダとして構成されている。

第２アーム駆動部４０は、図２に示すように、第１アーム駆動部３０と同様に、モータ４２と、減速機４４と、エンコーダ４６とを備える。モータ４２の回転軸は、減速機４４を介して第２関節軸２６ａに連結されている。第２アーム駆動部４０は、モータ４２を駆動することにより、減速機４４を介して第２関節軸２６ａに伝達されるトルクにより、第２関節軸２６ａを支点に第２アーム２６を回転駆動する。減速機４４は、例えば、第１アーム駆動部３０の減速機３４と同様の波動歯車減速機により構成されている。エンコーダ４６は、モータ４２の回転軸に取り付けられ、モータ４２の回転変位量を検出するロータリエンコーダとして構成されている。

先端軸駆動部５０は、図３に示すように、モータ５２と、エンコーダ５６とを備える。モータ５２は、図示しないボールねじ機構に接続されており、ボールねじ機構を駆動することにより先端軸２８を昇降させる。先端軸駆動部５０は、先端軸２８を昇降させることにより、先端軸２８に装着されたツールを昇降させることができる。エンコーダ５６は、先端軸２８の昇降位置を検出するリニアエンコーダとして構成されている。

制御装置７０は、図３に示すように、ＣＰＵ７１とＲＯＭ７２とＲＡＭ７３と入出力インタフェース（図示せず）とを備える。制御装置７０には、エンコーダ３６，４６，５６からの位置信号などが入出力インタフェースを介して入力されている。制御装置７０からは、モータ３２，４２，５２への駆動信号などが入出力インタフェースを介して出力されている。

こうして構成された作業ロボット１０の動作について説明する。作業ロボット１０の制御装置７０は、まず、先端軸２８に装着されたツールの目標位置を取得する。続いて、制御装置７０は、ツールを目標位置に移動させるための第１アーム２４の第１関節軸２４ａの目標回転角度と第２アーム２６の第２関節軸２６ａの目標回転角度とを計算する。そして、制御装置７０は、エンコーダ３６により検出される第１関節軸２４ａの回転角度が目標回転角度に一致すると共にエンコーダ４６により検出される第２関節軸２６ａの回転角度が目標回転角度に一致するようモータ３２，４２を制御する。

ここで、上述したように、モータ３２の回転軸は、減速機３４（波動歯車減速機）を介して第１関節軸２４ａに連結されている。また、モータ４２の回転軸は、減速機４４（波動歯車減速機）を介して第２関節軸２６ａに連結されている。減速機３４，４４には、各構成部材の加工誤差や組み付け誤差などに起因して、任意の回転角度が入力として与えられたときに理論上回転する出力の回転角度と実際に回転した出力の回転角度とに差（角度伝達誤差）が生じる。減速機３４，４４に角度伝達誤差が含まれると、図４に示すように、モータ３２，４２が一定の回転速度で回転しても、第１，第２関節軸２４ａ，２６ａには周期的な速度変動が発生するため、先端軸２８（ツール）を精度良く目標位置へ移動させることが困難となる。そこで、本実施形態の作業ロボット１０は、減速機３４，４４に含まれる角度伝達誤差を補正するために、角度伝達誤差を予め測定している。

角度伝達誤差の測定は、図１に示すように、先端軸２８にツールとしてカメラ６０を装着すると共に第１マークＭ１および第２マークＭ２がそれぞれＸ軸方向に所定距離離れた位置に付された平板状のマーク部材６１を作業エリアＡに設置した後、制御装置７０に角度伝達誤差測定処理を実行させることにより行なわれる。以下、角度伝達誤差測定処理について説明する。ここで、カメラ６０と、マーク部材６１と、作業ロボット１０を制御すると共にカメラ６０で撮像された画像を入力して処理する制御装置７０とが、本開示の角度伝達誤差測定装置に該当する。

図５は、制御装置７０のＣＰＵ７１により実行される角度伝達誤差測定処理の一例を示すフローチャートである。角度伝達誤差測定処理では、制御装置７０のＣＰＵ７１は、まず、第１関節軸２４ａおよび第２関節軸２６ａのうち角度伝達誤差の測定対象の関節軸である対象関節軸を設定し（Ｓ１００）、設定した対象関節軸の角度が測定開始角度となるように対応するモータを駆動制御する（Ｓ１１０）。ＣＰＵ７１は、対象関節軸が第１関節軸２４ａであればモータ３２を駆動制御し、対象関節軸が第２関節軸２６ａであればモータ４２を駆動制御する。測定開始角度は、本実施形態では、カメラ６０の視野に第１マークＭ１が入り第２マークＭ２が入らない対象関節軸の回転角度範囲のうち予め定められた回転角度である。続いて、ＣＰＵ７１は、変数ｎを値１に初期化する（Ｓ１２０）。そして、ＣＰＵ７１は、カメラ６０でマーク部材６１を撮像すると共に（Ｓ１３０）、撮像した画像を処理する画像処理を行なう（Ｓ１４０）。画像処理は、図６の画像処理を実行することにより行なわれる。以下、角度伝達誤差測定処理の説明を中断し、画像処理について説明する。

図６の画像処理では、ＣＰＵ７１は、まず、撮像した画像から第１，第２マークＭ１，Ｍ２を認識する認識処理を行なう（Ｓ３００）。この処理は、例えば、予め第１マークＭ１と第２マークＭ２のテンプレート画像を準備しておき、撮像画像の中からテンプレート画像と類似するものをサーチすることにより行なうことができる。ＣＰＵ７１は、認識処理の結果、撮像画像から第１マークＭ１のみが認識されたか否か（Ｓ３１０）、第２マークＭ２のみが認識されたか否か（Ｓ３２０）、をそれぞれ判定する。ＣＰＵ７１は、第１マークＭ１のみが認識されたと判定すると、認識結果に基づいて第１マークＭ１の撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））を導出して（Ｓ３３０）、画像処理を終了する。ＣＰＵ７１は、第２マークＭ２のみが認識されたと判定すると、認識結果に基づいて第２マークＭ２の撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））を導出して（Ｓ３４０）、画像処理を終了する。ＣＰＵ７１は、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方が認識されたと判定すると（Ｓ３２０の「ＮＯ」およびＳ３３０の「ＮＯ」）、認識結果に基づいて第１マークＭ１および第２マークＭ２のそれぞれの撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ）），（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））を導出して（Ｓ３５０）、画像処理を終了する。撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））は、対象関節軸の測定を開始してからｎ回目に第１マークＭ１を撮像したときのカメラ６０の位置を示す。また、撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））は、対象関節軸の測定を開始してからｎ回目に第２マークＭ２を撮像したときのカメラ６０の位置を示す。

角度伝達誤差測定処理に戻って、ＣＰＵ７１は、対象関節軸を所定角度回転させ（Ｓ１５０）、カメラ６０でマーク部材６１を撮像する（Ｓ１６０）。続いて、ＣＰＵ７１は、前回の撮像時から今回の撮像時までの対象関節軸の回転変位量を入力角度θｉ（ｎ）として対応するエンコーダから取得する（Ｓ１７０）。そして、ＣＰＵ７１は、入力角度θｉ（ｎ）に基づいて次式（１）により理論出力角度θｏ１（ｎ）を計算する（Ｓ１８０）。式（２）中、「γ」は対象関節軸に設けられた減速機の減速比を示す。理論出力角度θｏ１（ｎ）は、入力角度が入力として減速機に与えられたときに、減速機から出力される理論上の出力角度を示す。

θo1(n)=θi(n)/γ （１）

次に、ＣＰＵ７１は、ステップＳ１６０で撮像した画像に対してステップＳ１４０と同様の画像処理を行なって第１マークＭ１および第２マークＭの撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ）），（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））の一方または両方を算出する（Ｓ１９０）。続いて、ＣＰＵ７１は、第１マークＭ１および第２マークＭのうち同一マークに対して前回算出した撮像位置から今回算出した撮像位置までの対象関節軸を支点とした回転変位量を計算すると共に計算した回転変位量を実出力角度θｏ２（ｎ）として設定する（Ｓ２００）。回転変位量は、前回算出した撮像位置のｘｙ座標と今回算出した撮像位置のｘｙ座標と既知の対象関節軸のｘｙ座標とから容易に求めることができる。そして、ＣＰＵ７１は、理論出力角度θｏ１（ｎ）から実出力角度θｏ２（ｎ）を減じた次式（２）により変数ｎにおける角度伝達誤差ε（ｎ）を計算し（Ｓ２１０）、計算した角度伝達誤差ε（ｎ）をＲＡＭ７３に記憶する（Ｓ２２０）。

ε(n)=θo1(n)-θo2(n) （２）

ＣＰＵ７１は、変数ｎにおいて、角度伝達誤差ε（ｎ）を計算して記憶すると、対象関節軸の角度が計測終了角度に到達したか否かを判定する（Ｓ２３０）。計測終了角度は、本実施形態では、カメラ６０の視野に第２マークＭ２が入り第１マークＭ１が入らない対象関節軸の回転角度範囲のうち予め定められた回転角度である。ＣＰＵ７１は、対象関節軸の角度が計測終了角度に到達していないと判定すると、変数ｎを値１だけインクリメントしてから（Ｓ２４０）、ステップＳ１５０に戻る。このように、ＣＰＵ７１は、計測開始角度から計測終了角度まで対象関節軸を所定角度ずつ回転させ、対象関節軸の回転毎にカメラ６０でマーク（第１マークＭ１および第２マークＭ２の一方または両方）を撮像すると共に対応するエンコーダから対象関節軸の入力角度θｉ（ｎ）を取得する。そして、ＣＰＵ７１は、入力角度θｉ（ｎ）から理論出力角度θｏ１（ｎ）を求めると共に撮像画像から認識されるマークの位置から対象関節軸の実出力角度θｏ２（ｎ）を求め、理論出力角度θｏ１（ｎ）と実出力角度θｏ２（ｎ）との差分をとることにより、対象関節軸の回転毎に角度伝達誤差ε（ｎ）を計算する。

図７Ａ～図７Ｅは、第１関節（Ｊ１）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。図示するように、第１関節軸２４ａの角度が測定開始角度を含む第１の角度範囲内にあるときには、第１マークＭ１のみがカメラ６０の視野Ｂに入り、第１マークＭ１のみがカメラ６０により撮像されて第１マークＭ１の撮像画像から撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））が導出される（図７Ａ，図７Ｂ参照）。また、第１関節軸２４ａの角度が第１の角度範囲を過ぎて中間角度範囲内に至ると、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方がカメラ６０の視野に入り、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方がカメラ６０により撮像されて第１マークＭ１および第２マークＭ２の撮像画像から撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））および（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））が導出される（図７Ｃ参照）。さらに、第１関節軸２４ａの角度が測定終了角度を含む第２の角度範囲内に至ると、第１マークＭ１がカメラ６０の視野から外れて第２マークＭ２のみがカメラ６０の視野に入り、第２マークＭ２のみがカメラ６０により撮像されて第２マークＭ２の撮像画像から撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））が導出される（図７Ｄ，図７Ｅ参照）。上述したように、第１マークＭ１と第２マークＭ２とは所定距離離れた位置に設けられているため、撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））と撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））とは、図８に示すように、対象関節軸からの半径が異なる同心円上にそれぞれプロットされることとなる。

このように、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方がカメラ６０の視野に入るオーバーラップ区間を設けることで、第１関節軸２４ａが所定角度ずつ回転する度に第１マークＭ１を撮像したときの撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））の変化に基づいて算出される実出力角度θｏ２（ｎ）と第２マークＭ２を撮像したときの撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））の変化に基づいて算出される実出力角度θｏ２（ｎ）とに連続性をもたせることができる。この結果、カメラ６０の視野が狭い場合であっても、より広範囲に連続した角度伝達誤差ε（ｎ）を測定することができる。すなわち、計測開始角度から計測終了角度までに亘って連続した実出力角度θｏ２（ｎ）を得ることができる（図９参照）。ここで、画像の分解能は、カメラ６０の画素数と視野の大きさとにより決定される。本実施形態では、画像の分解能を高めてマークを精度良く認識できるように、視野が比較的狭いカメラ６０が用いられている。これにより、十分な測定範囲を確保しつつ、良好な精度で角度伝達誤差を測定することができる。

ＣＰＵ７１は、対象関節軸の角度が計測終了角度に到達したと判定すると、その対象関節軸の計測が終了したと判断し、角度伝達誤差の計測が行われてない未計測の関節軸が残っているか否かを判定する（Ｓ２５０）。ＣＰＵ７１は、未計測の関節軸が残っていると判定すると、ステップＳ１００に戻って、その未計測の関節軸を新たな対象関節軸に設定して処理を繰り返す。一方、ＣＰＵ７１は、未計測の関節軸が残っていないと判定すると、角度伝達誤差測定処理を終了する。

図１０Ａ～図１０Ｅは、第２関節（Ｊ２）の角度伝達誤差を測定する様子を示す説明図である。図示するように、第２関節軸２６ａの角度が測定開始角度を含む第１の角度範囲内にあるときには、第１マークＭ１のみがカメラ６０の視野Ｂに入り、第１マークＭ１のみがカメラ６０により撮像されて第１マークＭ１の撮像画像から撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））が導出される（図１０Ａ，図１０Ｂ参照）。また、第２関節軸２６ａの角度が第１の角度範囲を過ぎて中間角度範囲内に至ると、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方がカメラ６０の視野に入り、第１マークＭ１および第２マークＭ２の両方がカメラ６０により撮像されて第１マークＭ１および第２マークＭ２の撮像画像から撮像位置（ｘ１（ｎ），ｙ１（ｎ））および（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））が導出される（図１０Ｃ参照）。さらに、第２関節軸２６ａの角度が測定終了角度を含む第２の角度範囲内に至ると、第１マークＭ１がカメラ６０の視野から外れて第２マークＭ２のみがカメラ６０の視野に入り、第２マークＭ２のみがカメラ６０により撮像されて第２マークＭ２の撮像画像から撮像位置（ｘ２（ｎ），ｙ２（ｎ））が導出される（図１０Ｄ，図１０Ｅ参照）。これにより、第１関節軸２４ａおよび第２関節軸２６ａのそれぞれにおいて個別に角度伝達誤差を計測することができる。

ここで、実施形態の主要な要素と請求の範囲に記載した本開示の主要な要素との対応関係について説明する。即ち、モータ３２，４２がモータに相当し、減速機３４，４４が減速機に相当し、第１アーム２４および第２アーム２６がアームに相当し、作業ロボット１０が水平関節ロボットに相当し、カメラ６０がカメラに相当し、エンコーダ３６，４６がエンコーダに相当し、第１マークＭ１が第１マークに相当し、第２マークＭ２が第２マークに相当し、マーク部材６１がマーク部材に相当し、制御装置７０が制御装置に相当する。また、第１関節軸２４ａおよび第２関節軸２６ａが複数の関節に相当する。

なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、減速機３４，４４は、波動歯車減速機として構成されるものとした。しかし、減速機３４，４４は、これに限定されるものではなく、遊星歯車減速機など他の歯車減速機として構成されてもよい。この場合でも、減速機には、歯ピッチ誤差などに起因して、角度伝達誤差は生じるから、角度伝達誤差を測定することで、ロボットの精度を向上させることができる。

上述した実施形態では、マーク部材６１は、２つのマーク（第１マークＭ１，Ｍ２）を備えるものとした。しかし、マーク部材６１は、３つ以上のマークを備えるものとしてもよい。例えば、マーク部材が第１マークＭ１と第２マークＭ２と第３マークＭ３とを備え、アームを第１の角度範囲から第２の角度範囲を経て第３の角度範囲へ移動させる場合、第３マークＭ３は、アームの角度が第３の角度範囲にあるときに第３マークＭ３がカメラ６０に視野に入り、アームの角度が第２および第３の角度範囲の間の中間角度範囲にあるときに、第２および第３マークＭ２，Ｍ３が共にカメラ６０の視野に入るように配置されればよい。これにより、角度伝達誤差の測定範囲をさらに広げることができる。

上述した実施形態では、作業ロボット１０は、２つの関節軸（第１関節軸２４ａ，第２関節軸２６ａ）を備えるものとした。しかし、関節軸の数は、１つであってもよいし、３つ以上あってもよい。

以上説明したように、本開示の角度伝達誤差測定装置は、モータから減速機を介して伝達される動力により水平駆動可能なアームを有する水平関節ロボットに用いられ、前記減速機の入力側と出力側との間で生じる角度伝達誤差を測定する角度伝達誤差測定装置であって、前記アームに取り付けられたカメラと、前記アームの角度を検出するエンコーダと、前記アームの角度が第１の角度範囲にあるときに第１マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が第２の角度範囲にあるときに第２マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が前記第１および第２の角度範囲の間の中間角度範囲にあるときに前記第１および第２マークが共に前記カメラの視野に入るように前記第１および第２マークが設けられたマーク部材と、前記アームの角度を前記第１の角度範囲，前記中間角度範囲および前記第２の角度範囲に亘って少しずつ移動させ、前記アームの移動毎に前記カメラで前記マーク部材を撮像すると共に前記エンコーダにより検出されるアームの検出角度を取得し、前記第１の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第１マークを認識して前記アームの実角度を求めると共に前記第２の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第２マークを認識して前記アームの実角度を求め、前記アームの移動毎の前記実角度および前記検出角度に基づいて前記角度伝達誤差を求める制御装置と、を備えることを要旨とする。

こうした本開示の角度伝達誤差測定装置において、前記水平関節ロボットは、それぞれ、モータから減速機を介して伝達される動力により水平駆動可能な複数の関節を有し、前記制御装置は、前記複数の関節をそれぞれ個別に動作して各関節ごとに前記角度伝達誤差を求めるものとしてもよい。こうすれば、本開示の角度伝達誤差測定装置を、水平多関節ロボットにも同様に適用することができる。

また、本開示の角度伝達誤差測定装置において、前記減速機は、波動歯車減速機であるものとしてもよい。

本開示は、角度伝達誤差測定装置の製造産業などに利用可能である。

１０作業ロボット、１２支持台、２０ロボット本体、２２ベース、２４第１アーム、２４ａ第１関節軸、２６第２アーム、２６ａ第２関節軸、２８先端軸、３０第１アーム駆動部、３２モータ、３４減速機、３６エンコーダ、４０第２アーム駆動部、４２モータ、４４減速機、４６エンコーダ、５０先端軸駆動部、５２モータ、５６エンコーダ、６０カメラ、６１マーク部材、Ａ作業エリア、Ｍ１第１マーク、Ｍ２第２マーク、７０制御装置、７１ＣＰＵ、７２ＲＯＭ、７３ＲＡＭ。

Claims

モータから減速機を介して伝達される動力により水平駆動可能なアームを有する水平関節ロボットに用いられ、前記減速機の入力側と出力側との間で生じる角度伝達誤差を測定する角度伝達誤差測定装置であって、
前記アームに取り付けられたカメラと、
前記アームの角度を検出するエンコーダと、
前記アームの角度が第１の角度範囲にあるときに第１マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が第２の角度範囲にあるときに第２マークが前記カメラの視野に入り、前記アームの角度が前記第１および第２の角度範囲の間の中間角度範囲にあるときに前記第１および第２マークが共に前記カメラの視野に入るように前記第１および第２マークが設けられたマーク部材と、
前記アームの角度を前記第１の角度範囲，前記中間角度範囲および前記第２の角度範囲に亘って少しずつ移動させ、前記アームの移動毎に前記カメラで前記マーク部材を撮像すると共に前記エンコーダにより検出されるアームの検出角度を取得し、前記第１の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第１マークを認識して前記アームの実角度を求めると共に前記第２の角度範囲および前記中間角度範囲において撮像した画像に基づいて前記第２マークを認識して前記アームの実角度を求め、前記アームの移動毎の前記実角度および前記検出角度に基づいて前記角度伝達誤差を求める制御装置と、
を備える角度伝達誤差測定装置。
請求項１に記載の角度伝達誤差測定装置であって、
前記水平関節ロボットは、それぞれ、モータから減速機を介して伝達される動力により水平駆動可能な複数の関節を有し、
前記制御装置は、前記複数の関節をそれぞれ個別に動作して各関節ごとに前記角度伝達誤差を求める、
角度伝達誤差測定装置。
請求項１または２に記載の角度伝達誤差測定装置であって、
前記減速機は、波動歯車減速機である、
角度伝達誤差測定装置。